Kielitieteessä tapausrooli kuvaa substantiivin toimintaa lauseessa suhteessa lauseen pääverbiin. Joillakin kielillä on muodolliset tapausjärjestelmät, joissa substantiivin muoto määrittää sen tapauksen. Muiden kielten tapausjärjestelmät määräytyvät syntaksin tai sanojen mukaan. Kummassakin tapauksessa kielitieteilijät voivat tehdä eron tapauksen pintarakenteen ja sen syvän rakenteen välillä, mikä tarkoittaa, että eri substantiivit saattavat näyttää olevan sama asia, mutta ne palvelevat tosiasiallisesti eri toimintoja. Tapauksen roolin syvän rakenteen määrittäminen on yksi luonnollisen kielen käsittelyn tavoitteista.
Perusasiassa tapausrooli on lauseessa olevan substantiivin kieliopillinen funktio, kuten aihe substantiivi, suora objekti, epäsuora objekti jne. Englanniksi nämä toiminnot voidaan tyypillisesti määrittää sanojen mukaan, koska lause Seuraa tyypillisesti tätä mallia: aihe substantiivi, verbi, epäsuora objekti, suora objekti. Tietysti tähän perusmalliin on monia muunnelmia, mutta lauseen syntaksi tarjoaa tarvittavat tiedot substantiivin kieliopillisen toiminnon määrittämiseksi. Taivutetut kielet, kuten latina tai kreikka, käyttävät sanan päättymisiä ilmaisemaan kieliopillista toimintaa.
Tilannetta vaikeuttaa kuitenkin se, että samassa tapauksessa esiintyvillä substantiivilla voi olla erilaisia semanttisia tehtäviä. Esimerkiksi kaksi virkettä “Hovimestari tappoi kokin arseenilla” ja “Hovimestari tappoi kokin helposti” sisältävät kukin preposition “kanssa” ja sen jälkeen substantiivin. Loogisesti kuitenkin kahdella substantiivilla ei ole samaa semanttista funktiota. “Arseenilla” kuvaa instrumenttia, jolla kokki tapettiin, mutta “helposti” kuvaa tapaa, jolla kokki tapettiin.
Tämä esimerkki osoittaa eron pintarakenteen ja syvän rakenteen välillä. Näillä kahdella lauseella on sama syntaktinen rakenne, ja kahden preposition objektit olisivat todennäköisesti samassa muodollisessa tapauksessa taivutetulla kielellä. Tämä tarkoittaa, että niillä on sama ”pintarakenne”. Toisaalta niillä ei ole samaa ”syvää rakennetta”, koska semanttiset merkitykset ovat erilaisia. Näillä kahdella substantiivilla ei siis ole samaa tapausroolia, vaikka niillä näyttää olevan sama kieliopillinen rooli.
Yksi tapausroolin sovellus on luonnollisen kielen käsittelyn alalla, joka analysoi ihmisten kielten ja tietokoneiden kielten välistä suhdetta. Yksi luonnollisen kielen käsittelyn tavoitteista on ohjelmoida tietokoneet havaitsemaan ihmisten kielten syvä rakenne tietojen poimimiseksi, kääntämiseksi tai muihin tarkoituksiin. Vaikka ihmisen on melko helppo määrittää, että “arseenilla” ja “helposti” ei ole sama semanttinen tehtävä, tietokone ei tunnista tätä eroa yhtä helposti. Esimerkiksi jos tietokone kääntää yllä olevan lauseen kielelle, jolla molemmilla lauseilla ei ole samaa pintarakennetta, se tarvitsee algoritmin lauseen syvän rakenteen määrittämiseksi.